无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽而准确的信息,传送到需要这些信息的用户。可以预计,无线传感器网络的发展和广泛应用,将对人们的社会生活和产业变革带来极大的影响和产生巨大地推动。本文主要工作内容和研究成功包括以下几点:(1)无线传感器网络节点结构及其能耗问题的研究。本文研究了无线传感器网络节点的结构,并按其功能的不同划分为四个模块,分析了节点各个模块的能耗分布,着重研究通信模块的调制方式等参数与功耗的关系。并对硬件电路功耗进行了分析,在此基础上提出了降低功耗的措施。(2)无线传感器网络节点硬件系统的设计和实现。本文在充分考虑到无线传感器网络节点功耗低、体积小、工作环境复杂的特点的前提下对节点的硬件电路进行设计和实现。主要包括芯片的选择及其外围电路设计、天线设计、接口电路设计、传感器电路和电源电路的原理图设计和PCB板的设计。在PCB的研制过程中,本文对电磁兼容性和信号完整性,PCB的布局布线、布局、板层等进行了研究和设计。(3)硬件抽象层上系统软件的设计。节点采用基于IEEE802.15.4标准的ZigBee协议。本文对ZigBee协议的物理层和MAC层的进行了研究和分析,对无线传感器网络的底层软件进行了设计,主要包括USART、SPI接口驱动程序、数据采集程序和无线通信收发程序。(4)对设计节点进行调试。调试内容包括:硬件节点可以接收传感器采集的信号,并将数据发送到了处理模块,处理模块通过SPI接口将数据发送到通信模块,处理模块通过USART接口实现与上位机的数据交换,通信模块通过无线信道发送至其他节点,能够满足无线传感器网络节点的功能性要求,并在调试过程中取得了重要的实验数据。(5)对节点不同工作状态进行功耗的测试和分析。实验分析表明,本文的低功耗研究具有良好的可行性,能够延长电池使用寿命,满足无线传感器网络节点功耗的要求。